01 / 導讀
導讀
引用
Ghiaasiaan, S. M. (2018). Convective Heat and Mass Transfer (2nd ed.). CRC Press.
章節概要
第二版共652頁，含14章和一個附錄。各章從基礎知識和邊界層理論出發，經過層流與湍流強制對流，再到自然對流與混合對流，最後是湍流模型和兩個專門話題。質量傳遞與熱量傳遞並行講授，而不是單列一部分，這一點受到一位評論者的特別稱讚。
第1章：Thermophysical and Transport Fundamentals（熱物理與輸運基礎）
開篇一章在對流各章開始之前介紹熱物理與輸運方面的基礎知識。
第2章：Boundary Layers（邊界層）
介紹邊界層，後續各章的層流與湍流內容以此為物件。
第3章：External Laminar Flow: Similarity Solutions for Forced Laminar Boundary Layers（外部層流：強制層流邊界層的相似解）
推導外部表面上強制層流邊界層的相似解。
第4章：Internal Laminar Flow（內部層流）
討論管道內的層流。
第5章：Integral Methods（積分方法）
介紹求解對流問題的積分方法。
第6章：Fundamentals of Turbulence and External Turbulent Flow（湍流基礎與外部湍流）
介紹湍流的基本特徵，並應用於外部湍流。
第7章：Internal Turbulent Flow（內部湍流）
與第4章對應的湍流部分：管道內的湍流。
第8章：Effect of Transpiration on Friction, Heat and Mass Transfer（蒸騰對摩擦、熱量與質量傳遞的影響）
考察表面蒸騰如何改變摩擦以及熱量和質量傳遞。
第9章：Analogy among Momentum, Heat, and Mass Transfer Processes（動量、熱量與質量傳遞過程之間的類比）
闡述動量、熱量和質量傳遞過程之間的類比。
第10章：Natural Convection（自然對流）
從強制對流轉向由浮力驅動的流動。
第11章：Mixed Convection（混合對流）
處理強制對流與自然對流同時起作用的情形。
第12章：Turbulence Transport Models（湍流輸運模型）
講授湍流輸運模型。
第13章：Flow and Heat Transfer in Miniature Channels（微小通道中的流動與傳熱）
討論微小通道中的流動與傳熱，這是出版社和評論者都提到的較新話題之一。
第14章：Diffusion and Convective Transport of Particles（顆粒的擴散與對流輸運）
第二版新增的一章，講顆粒的擴散與對流輸運。一位評論者稱其為本書獨有的補充。
核心概念
第1–5章：基礎與層流對流
- 邊界層：在壁面附近分析流動、傳熱與傳質的區域，在第2章引入。
- 相似解：用於外部表面上強制層流邊界層的方法（第3章）。
- 積分方法：第5章處理對流問題的途徑。
第6–9章：湍流與類比
- 內部與外部湍流：與層流處理相對應的湍流部分。
- 蒸騰：表面傳質及其對摩擦、傳熱和傳質的影響。
- 動量-熱量-質量類比：三種輸運過程之間的關係（第9章）。
第10–14章：浮力、模型與專門話題
- 自然對流與混合對流：由浮力驅動的流動及其與強制流動的組合。
- 湍流輸運模型：用於預測湍流輸運的模型。
- 微小通道與顆粒輸運：出版社和評論者稱為較新的話題。
評析
優點
- 熱質傳遞並重。 出版社引用的Hooman Tafreshi（維吉尼亞聯邦大學）的評語特別指出，本書每一章都強調把質量傳遞和熱量傳遞一起講授。
- 較新的話題。 同樣由出版社引用的Nevzat Onur（土耳其Cankaya大學）指出，本書涵蓋微通道流動和奈米流體等較新的主題；出版社則提到奈米尺度傳熱和CFD。
- 適用於多個專業。 出版社稱本書適合機械工程和化學工程課程，Tafreshi的評語列舉了機械、化工、核工程和生物醫學工程。
- 簡明而深入。 Tafreshi認為本書對熱量、質量和動量傳遞的基礎作了深入而簡明的分析。
侷限
- 研究生程度。 出版社稱本書非常適合研究生階段的學習，因此它不是傳熱學的入門課程，讀者需要先有本科階段的傳熱學基礎。
- 只講對流。 目錄集中於對流和輸運類比，沒有專門講導熱、輻射或換熱器的章節。
- 黑白插圖。 出版社列出該652頁的書中有189幅黑白插圖。
在課程中的定位
在本課程書單中，Ghiaasiaan是專門講對流的專業教材。Lienhard的 A Heat Transfer Textbook、Bergman等人的 Fundamentals of Heat and Mass Transfer、Çengel和Ghajar的 Heat and Mass Transfer、Nellis和Klein的 Introduction to Engineering Heat Transfer 以及Kreith和Manglik的 Principles of Heat Transfer 都是綜合性傳熱學教材，在講對流的同時涵蓋其他傳熱方式。應當從其中任何一本讀起；當這些書中的對流章節不再夠用時，再讀Ghiaasiaan。
在這一組書中，Bergman等人說明讀者應已學過熱力學、流體力學和微積分，Nellis和Klein則把推導與計算工具結合起來；兩者都是為Ghiaasiaan在邊界層、湍流和類比各章中更深入的內容作準備的合理選擇。
如何使用本書
本書面向研究生以及機械、化工等領域的在職工程師。本科階段的傳熱學課程和一些流體力學知識是合適的起點。
實用的閱讀安排：
- 核心： 第1–4章和第9章，用於建立層流邊界層圖景和輸運類比，然後讀第6–7章瞭解湍流。
- 方法： 第5章講積分方法，可在讀完第3、4章之後閱讀。
- 應用與擴充套件： 第10–11章講浮力驅動的問題，第12章講湍流模型，第13–14章講微尺度和顆粒輸運。
各章的內容由一般基礎逐步過渡到專門話題，因此有特定興趣的讀者可以先讀基礎部分，再直接轉到相關的後續章節：自然對流、湍流模型、微尺度流動或顆粒輸運。來自化工專業的讀者可以先讀類比一章，因為它把傳熱結果與傳質結果聯絡了起來。
閱讀各章時，把熱量傳遞和質量傳遞的結果對照著看，因為類比一章以兩者為基礎。